Как работает инфракрасный телескоп?

Инфракрасные телескопы используют в основном те же компоненты и следуют тем же принципам, что и телескопы видимого света; а именно, некоторая комбинация линз и зеркал собирает и фокусирует излучение на детектор или детекторы, данные с которых преобразуются компьютером в полезную информацию. Детекторы обычно представляют собой набор специализированных твердотельных цифровых устройств: наиболее часто используемым материалом для них является сверхпроводящий сплав HgCdTe (теллурид кадмия ртути). Чтобы избежать загрязнения от окружающих источников тепла, детекторы должны охлаждаться криогеном, таким как жидкий азот или гелий, до температур, приближающихся к абсолютному нулю; Космический телескоп Спитцера, который на момент запуска в 2003 году был самым большим из когда-либо существовавших космических инфракрасных телескопов, охлаждается до -273 C и движется по инновационной гелиоцентрической орбите со следом за Землей, избегая отраженного и естественного тепла Земля.

Водяной пар в атмосфере Земли поглощает большую часть инфракрасного излучения из космоса, поэтому наземные инфракрасные телескопы должны быть размещены на большой высоте и в сухой среде, чтобы быть эффективными; Обсерватории на Мауна-Кеа, Гавайи, находятся на высоте 4205 м. Атмосферные эффекты уменьшаются за счет установки телескопов на высоко летящих самолетах - методика, успешно использовавшаяся в воздушной обсерватории Койпера (KAO), которая работала с 1974 по 1995 год. Влияние водяного пара в атмосфере, конечно, полностью исключается в космических телескопах; Как и в случае с оптическими телескопами, космос является идеальным местом для проведения астрономических наблюдений в инфракрасном диапазоне. Первый орбитальный инфракрасный телескоп, Инфракрасный астрономический спутник (IRAS), запущенный в 1983 году, увеличил известный астрономический каталог примерно на 70 процентов.

Инфракрасные телескопы могут обнаруживать объекты, слишком холодные и, следовательно, слишком слабые, чтобы их можно было наблюдать в видимом свете, такие как планеты, некоторые туманности и коричневые карликовые звезды. Кроме того, инфракрасное излучение имеет более длинные волны, чем видимый свет, что означает, что оно может проходить через астрономический газ и пыль, не рассеиваясь. Таким образом, объекты и области, скрытые от обзора в видимом спектре, включая центр Млечного Пути, можно наблюдать в инфракрасном диапазоне.

Продолжающееся расширение Вселенной приводит к явлению красного смещения, которое заставляет излучение звездного объекта иметь все более длинные волны, чем дальше от Земли находится объект. Таким образом, к тому времени, когда он достигает Земли, большая часть видимого света от далеких объектов переходит в инфракрасный, и его можно обнаружить с помощью инфракрасных телескопов. Из-за очень далеких источников этому излучению потребовалось столько времени, чтобы достичь Земли, что оно было впервые испущенный в ранней Вселенной, и таким образом дает представление об этом жизненно важном периоде астрономической история.